A literatura científica apresenta diferentes
estudos6,56,66,97,114-116,121 analisando as tensões geradas pela contração de
polimerização da resina composta, utilizando o Método dos Elementos Finitos. O fenômeno da contração de polimerização não se apresenta como uma opção padronizada nos programas de Elementos Finitos, mas pode ser obtida pela mudança volumétrica causada pela expansão
térmica,4,5,6,114,115 associado a estudos experimentais.4,5,6,116,121 Desta
forma, estudos denominados “híbridos numéricos-experimentais”,5,6,97
apresentam simulações numéricas baseadas em experimentos, como realizado no presente trabalho.
Tem sido verificado que a distribuição de tensões em uma cavidade localizada na região coronária não sofre influências da região
radicular.4,5,6,40,56,114,116,121 Dessa forma, a parte radicular não foi incluída
no modelo do segundo pré-molar superior. Este procedimento proporcionou maior velocidade no processamento dos dados diminuindo o tempo computacional, como também simplificou o pós-processamento dos resultados, determinando maior detalhamento dos componentes do modelo localizados na região coronária.
Em todos os modelos foi considerada uma adesão perfeita entre as interfaces e uma espessura uniforme de 50,0µm foi
definida para a camada adesiva.4,5,98 Apesar desta situação ser
considerada essencial para que somente o efeito do material restaurador fosse analisado.
As forças geradas durante a mastigação são constituídas
por componentes verticais e horizontais.98 Neste estudo, além de forças
verticais de compressão utilizou-se também forças oblíquas (45o), com o
objetivo de simular parte das forças mastigatórias presentes nos hábitos funcionais.
Durante a aplicação de cargas, o dente hígido pode distribuir as tensões de forma mais homogênea, quando comparado ao
dente restaurado.34,73,96 O esmalte, por apresentar-se mais rígido, não
deforma significativamente e transfere parte das tensões através do limite amelo-dentinário para a dentina que apresenta maior capacidade de
deformação.73Como verificado nas Figuras 38 A, B e C, o dente hígido
quando submetido a cargas no seu longo eixo (F1) apresentou distribuição de tensões uniforme e quando submetido a cargas não axiais (F2 e F3), ocorreram áreas de concentração de tensões na região cervical
vestibular para carga F2 e região cervical lingual para a carga F3,96,98.122
comportando-se como uma estrutura sujeita à flexão.96Por outro lado no
dente restaurado (Figuras 39, 40 e 41) o material no interior da cavidade modifica a distribuição das tensões naturais e provoca a concentração de tensões em algumas áreas.
Tensões g eradas durante a contração de polimerização
As Figuras 31, 32, 33, 34,35 e 36 e Gráficos 10, 11, 12, 13 e 14 apresentam os resultados da variação de tensão na interface adesiva provocada pela contração de polimerização, com os valores da
Tensão de von Mises (ıe), Tensão Tangencial (ıt) e Tensão Normal (ın)
para cada modelo.
As tensões geradas pela contração de polimerização têm potencial para iniciar fraturas ou romper a adesão na interface
dente/adesivo.115 Os níveis máximos de tensão (ıe, ıt e ın), gerados
durante a contração de polimerização nos modelos E2, E3, E4 e E5, estão apresentados na Tabelas 14.
Tabela 14: Níveis máximos de Tensão Normal (ın) e Tangencial (ıt)
gerados durante a contração de polimerização nos modelos E2, E3, E4 e E5. (FOAr - UNESP - 2004)
Tensão Normal (ın) (MPa) Tensão Tangencial (ıt) (MPa) E2 0,9 0,9 E3 1,8 1,0 E4 14,0 8,0 E5 15,0 10,0
Os níveis máximos de tensão (ıe, ıt e ın) gerados
durante a contração de polimerização (Tabela 14), nos modelos E2 e E3, não ofereceram riscos de ruptura de adesão na interface adesiva, tendo
em vista os maiores valores de resistência adesiva à tração e ao cisalhamento apresentado pelos sistemas adesivos apresentados na Tabela 15.
Tabela 15: Valores de resistência adesiva à tração e ao cisalhamento descritos na literatura. (FOAr - UNESP - 2004)
Resistência adesiva à tração (MPa) Resistência adesiva ao cisalhamento (MPa)
Scothbond Multi Purpose
Adhesive (3M ESPE) Esmalte – 43.9
53 Dentina – 30.3+/-9.49 Esmalte – 21.18 ± 4.3547 Dentina – 23,1 e 25 104 Ionômero de vidro modificado por resina Vitrebond (3M ESPE)
Dentina – 7,051 Dentina – 6,5
13
12 ± 375
Para os modelos E4 e E5, os níveis máximos de tensão
(ıe, ıt e ın) gerados durante a contração de polimerização do Vitrebond
(3M ESPE), (Tabela 14), podem oferecer riscos de ruptura de adesão pois, os valores de resistência adesiva à tração e ao cisalhamento deste material à dentina (Tabela 15) foram muito próximos ou menores que os
níveis máximos de tensão Normal (ın) e Tangencial (ıt).
As tensões geradas pela contração de polimerização podem ser transferidas ao dente causando a deformação da estrutura
dentária.34,35,73 A variação na distância intercuspídea é normalmente
utilizada para medir o efeito da contração de polimerização.114,115 No
presente estudo a variação horizontal da distância entre as cúspides foi utilizada para comparar os efeitos da contração durante a utilização de
diferentes materiais para base ou forramento. Na Tabela 13, as medidas do deslocamento das cúspides, estão listadas para os quatro modelos estudados. Pôde-se verificar que o deslocamento das cúspides foram modelo E5 < E4 < E3 < E2, obedecendo a mesma relação entre os níveis de tensões geradas pela contração de polimerização.
Tensões geradas pela contração de polimerização + aplicação de
cargas
Em todos os modelos, após a aplicação de cargas foi verificado
o aumentando dos níveis de tensões (ıe, ıt e ın). Quando contração e
cargas atuam simultaneamente é provável que ocorra uma somatória de efeitos, promovendo o aumento dos níveis de tensão na interface adesiva.
Modelo E2 – Resina composta
No modelo E2 foram verificados os menores níveis de
tensão (ıe, ıt e ın) considerando o efeito da contração somado à
aplicação de cargas. Os valores de tensão (ıe, ıt e ın) na interface
adesiva para o modelo E2 estão individualizados na Figura 42 e Gráfico 15 e comparado aos demais modelos nos Gráficos 19, 20 e 21 do presente trabalho. Os resultados obtidos podem ser atribuídos à menor contração de polimerização da resina composta, quando comparados aos
demais materiais estudados.21,65,76Fato também observado nas analises
Além disso, a semelhança entre as propriedades mecânicas dos materiais restauradores e a estrutura dentária, tem sido apontado como um fator positivo, capaz de promover melhor distribuição de tensões durante a
aplicação de cargas.13,73Desta forma, a semelhança entre o módulo de
elasticidade da resina composta e da dentina (Tabela 5) pode gerar
menores níveis de tensão (ıe, ıt e ın) e melhor distribuição como
verificados no modelo E2.
Restaurações diretas de resina composta podem falhar
devido à fratura de borda.114-116 Neste estudo, a partir da análise dos
níveis máximos de Tensão de von Mises - ıe no modelo E2, pôde-se
prever os locais críticos susceptíveis à fratura. Estas áreas localizaram-se na região de ângulo cavo superficial, principalmente durante a aplicação
de cargas F1 e F2. Os níveis de tensão (ıe, ıt e ın) apresentados para
todos os tipos de carga no modelo E2 foram menores que a resistência adesiva à tração e ao cisalhamento dos sistemas adesivos à dentina e ao esmalte (Tabela 14), mostrando que estes níveis de tensão não ofereceram riscos à interface adesiva, considerando os níveis de carga utilizados na presente investigação científica.
Modelo E3 – Resina composta + resina de baixa viscosidade
No modelo E3 foram verificados maiores níveis de tensão
(ıe, ıt e ın) quando comparados ao modelo E2 e menores quando
somado à aplicação de cargas. Os valores de tensão (ıe, ıt e ın) na interface adesiva para o modelo E3 estão individualizados na Figura 43 e Gráfico 16 e comparado aos demais modelos nos Gráficos 19, 20 e 21 do presente trabalho. Estes resultados podem ser atribuídos à maior contração de polimerização da resina de baixa viscosidade (que foi somada à aplicação de carga), quando comparada à resina composta, como previamente estudado na Fotoelasticidade e Tensilometria.
A partir da análise dos níveis máximos de Tensão de von
Mises - ıe no modelo E3, pôde-se prever os locais críticos susceptíveis à
fratura. Estas áreas localizaram-se na região de ângulo cavo superficial, principalmente durante a aplicação de cargas F1. As cargas F1 e F3
geraram tensões de compressão (ın) nas paredes de fundo da cavidade e
a carga F2 gerou tensões de tração (ın) nestes locais, em níveis maiores
que para o modelo E2. Embora os níveis de tensão (ıe, ıt e ın)
apresentados tenham sido menores que a resistência adesiva do material à dentina estas regiões apresentam-se com maior risco de ruptura de adesão quando comparadas ao modelo E2.
As resinas de baixa viscosidade têm sido indicadas como materiais forradores associadas às resinas compostas com o objetivo de amortecer as tensões geradas durante a aplicação de cargas devido ao
menor módulo de elasticidade.68,81 A partir da análise dos níveis de
tensão obtidos após a aplicação das cargas F1, F2 e F3 no modelo E3, comparados ao modelo E2, não foi verificada diminuição nos níveis de
tensão na interface adesiva quando a resina de baixa viscosidade foi utilizada como forramento. Tem sido verificado que quando um material menos rígido que o material restaurador é utilizado como base ou forramento, este não consegue dissipar uniformemente as tensões
geradas durante a aplicação de cargas,35,122mas as transmite diretamente
para as paredes de fundo da cavidade,35 induzindo uma grande
deformação e conseqüentemente aumentando dos níveis de tensão. Esta também consiste em uma possível explicação para os resultados encontrados no modelo E3.
Modelos E4 – Resina composta + forramento com ionômero de vidro
modificado por resina
No modelo E4 foram verificados maiores níveis de tensão
(ıe, ıt e ın) quando comparados ao modelo E2 e E3 e menores quando
comparados ao modelo E5 considerando o efeito da contração somado à
aplicação de cargas. Os valores de tensão (ıe, ıt e ın) na interface
adesiva para o modelo E4 estão individualizados na Figura 44 e Gráfico 17 e comparado aos demais modelos nos Gráficos 19, 20 e 21 do presente trabalho. Estes resultados podem ser atribuídos à maior
contração de polimerização do ionômero modificado por resina,3,21,76
quando comparado aos demais materiais, como previamente estudado na Fotoelasticidade e Tensilometria, somada às tensões geradas pela aplicação de cargas.
As tensões funcionais geradas durante a mastigação podem ter influência significativa na integridade marginal das
restaurações.4,5,35,94 A durabilidade da restauração é largamente
dependente destes níveis de tensão que podem levar à falha adesiva ou
fratura.14,56,112,115,116,121 A partir da análise dos níveis máximos de Tensão
de von Mises - ıe no modelo E4, pode-se verificar que os locais críticos
susceptíveis à fratura localizaram-se principalmente na região de ângulos internos da cavidade e ângulo cavo superficial, principalmente durante a aplicação de cargas F1. Durante a aplicação das cargas F1, F2 e F3
foram verificadas tensões de tração (ın) nas paredes de fundo e ângulos
internos da cavidade, altamente prejudiciais à adesão. A resistência
adesiva à tração do Vitrebond (Tabela 14) à dentina é cerca de 7 MPa,51
os níveis de tensão de tração de 19,0 MPa (Tabela 14), verificados com a aplicação de cargas F2, oferecem o risco de ruptura de adesão nas regiões de ângulos internos e paredes de fundo da cavidade. Além disso,
os níveis máximos de tensão Tangencial (ıt), cerca de 10,0 MPa,
apresentaram-se muito próximos ou maiores que a resistência adesiva ao
cisalhamento do Vitrebond (3M ESPE), à dentina (6 a 12±3Mpa)13,75
também oferecendo riscos de ruptura de adesão.
Interfaces adesivas constituídas de materiais com diferentes propriedades mecânicas, podem favorecer a concentração de
tensões.34,45,73 Neste estudo pôde-se verificar que além da interface
submetida a uma variação no campo de tensões. (Figuras 39, 40 e 41) Como descrito anteriormente a semelhança entre as propriedades mecânicas promove melhor distribuição de tensões. A diferença entre as propriedades mecânicas da resina composta, resina de baixa viscosidade e ionômero de vidro modificado por resina (Tabela 5), podem contribuir também para o aumento das tensões e do risco de falhas na interface entre os materiais restauradores.
Modelos E5 – Resina composta + base com ionômero de vidro
modificado por resina
No modelo E5 foram verificados os maiores níveis de
tensão (ıe, ıt e ın) quando comparados aos demais modelos,
considerando o efeito da contração somado à aplicação de cargas. Os
valores de tensão (ıe, ıt e ın) na interface adesiva para o modelo E5
estão individualizados na Figura 45 e Gráfico 18; e comparado aos demais modelos nos Gráficos 19, 20 e 21 do presente trabalho. Estes resultados podem ser atribuídos à maior contração de polimerização do ionômero modificado por resina, quando comparado aos demais materiais, como previamente estudado na Fotoelasticidade e
Tensilometria, somado à aplicação de cargas.4,5 Quando a contração de
polimerização e cargas oclusais atuam simultaneamente ocorre uma somatória de efeitos, promovendo o aumento dos níveis de tensão na
A diferença entre as propriedades mecânicas do Vitrebond (3M ESPE) e a dentina (Tabela 5), também pode ser uma
explicação para os maiores níveis de tensão (ıe, ıt e ın) verificados nos
modelos E3, E4 e E5. Durante a aplicação de cargas, os materiais restauradores e a estrutura dental sofrem deformações, de diferentes níveis, devido às diferenças entre as propriedades físicas e mecânicas de
cada material.40,96,73,122 Esta diferença nas deformações podem ser
suficientes para causar altas concentrações de tensões nas interfaces
adesivas.40 Associado a esse fato a perda de estrutura dentária, como
esmalte e dentina, pode modificar a distribuição natural de tensões no
dente.73,112,122 Quando uma cavidade é restaurada, o material restaurador
não é capaz de restabelecer as características originais do elemento dental, ocorrendo um aumento da flexibilidade do dente e conseqüentemente acúmulo de tensões nas regiões aderidas da
cavidade.40,34,73,96,98,112
Tem sido verificado que sob o ponto de vista mecânico, as tensões desenvolvidas durante a aplicação de cargas em restaurações diretas, são inversamente proporcionais ao módulo de elasticidade do
material restaurador.35,90 Quanto menor o módulo de elasticidade do
material restaurador, de base ou forramento, maiores são as tensões
transmitidas ao dente durante a aplicação de cargas,35 induzindo a uma
tendência de separação entre as paredes da cavidade e o material. Estas considerações somadas aos maiores níveis de tensão gerados pela
contração de polimerização do ionômero de vidro modificado (Tabela 14, Figura 31) podem explicar os maiores níveis de tensão encontrados nos modelos E4 e E5 (Gráficos 19, 20 e 21).
Os resultados obtidos neste estudo, utilizando o Método de Fotoelasticidade mostraram-se favoráveis à utilização de sistema adesivo e resina composta na restauração de cavidades classe I, tendo em vista os menores níveis de tensão gerados. Quando comparado o comportamento mecânico dos materiais individualmente, na Tensilometria, a resina composta também apresentou os menores níveis de tensão durante a contração de polimerização, confirmando os resultados de Fotoelasticidade. No Método dos Elementos Finitos, considerando o efeito da contração somado à aplicação de cargas, a interface adesiva apresentou os menores níveis de tensão quando utilizada resina composta. Por conseguinte, a utilização de base cavitária com ionômero de vidro modificado por resina levou aos maiores níveis de tensão na interface adesiva, seguido pelo forramento cavitário com ionômero de vidro modificado por resina, estando o forramento com resina de baixa viscosidade em posição intermediaria. Estes resultados demonstraram que a restauração de cavidades classe I com resina composta promoveu um comportamento mecânico superior às demais técnicas avaliadas, no entanto, outros fatores devem ser avaliados na seleção de materiais ou técnicas restauradoras.
Considerando a metodologia empregada e os resultados obtidos, podemos concluir que:
1. os menores níveis de tensão durante a contração de polimerização foram observados na interface adesiva quando apenas a resina composta e o sistema adesivo foram utilizados para a restauração da cavidade.
2. a utilização de resina de baixa viscosidade como forramento ou ionômero de vidro modificado por resina como forramento e base, aumentaram os níveis de tensão na interface adesiva, durante a contração de polimerização.
3. quando analisado o comportamento de cada material separadamente as tensões geradas pela contração de polimerização foram maiores para o ionômero de vidro modificado por resina, seguido da resina de baixa viscosidade com níveis intermediários e menores para a resina composta.
4. a aplicação de cargas proporcionou um aumento nos níveis de tensão na interface adesiva para todos os modelos estudados.
5. os menores níveis de tensão na interface adesiva geradas pela contração de polimerização somada à aplicação de cargas foram verificados nos modelos restaurados apenas com resina composta, estando o forramento com resina de baixa viscosidade em posição intermediária, seguido pelo forramento cavitário com ionômero de vidro modificado por resina e os maiores níveis quando utilizada base cavitária com ionômero de vidro modificado por resina.